模块三—轴系零部件

3.设计考虑的几个方面
1、轴上零件的布置；
2、轴径估算、各轴段直径、长度的确定； 3、轴上零件的定位和固定； 4、轴上零件的装拆和调整； 5、提高轴疲劳强度的结构措施； 6、制造工艺要求； 7、材料选择。
轴的结构工艺性
①轴的结构尽量简单 ，有良 好的加工和装配工艺性。 ②结构合理，利于加工和装 配。
2）有弹性元件：弹性元件通过变形 （弹性联轴器）
可补偿偏移及位移 具有缓冲减振功能
定刚度
变刚度
完整分类见P432表14.3，部分已标准化
特点:
二、固定式刚性联轴器
• 结构简单,成本低廉； • 但对被联接的两轴间的相对位移缺乏补偿能 • 对两轴的对中性要求很高,若两轴线发生相 • 适用：无冲击、轴的对中性好的场合。
轴承
轴承的作用是支承轴。轴在工作时可以是旋转的，也可以是静止的。 一、轴承应满足如下基本要求： 1．能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。 2．具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。 3．具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。 二、轴承分类：
按摩擦性质分：滑动轴承 和滚动轴承 按承载方向分： 向心轴承 和推力轴承
凝点 — 反映润滑油的低温工作性能。 闪点 — 反映润滑油的高温工作性能。 润滑油的选择原则：
● 压力大或在冲击、变载条件下工作，应选粘度高的油； ● 速度高时，应选粘度低的油，以减少摩擦损失； ● 工作温度高时，应选粘度高的油，因粘度会随温度升高而下降。
2、润滑脂的性能及选择
针入度 — 表征润滑脂的稀稠度，类似于油的粘度； 滴 点 — 表征润滑脂耐高温的性能。
润滑剂及其选择
常用润滑剂： 润滑油 — 液体，用途最广泛； 润滑脂 — 半固体，一般用于中低速； 固体润滑剂 — 主要用作油、脂的添加剂，也可单独使用。
1、润滑油的性能及选择
粘度 — 表征了流动的液体中内摩擦阻力的大小。 是最重要的性能指标，也是选择润滑油的 主要依据。 油性 — 也称润滑性，表征油中的极性分子对金属 表面的吸附性能。油性好则摩擦系数小。
键1
内套筒2 啮合
键2
轴2
外套筒2
齿式联轴器结构
1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6
A A
A A 4:1 4:1
齿式联轴器特点及应用：
• 特点：
• 为能补偿两轴的相对位移，将外齿环的轮齿做成 鼓形齿，齿顶做成中心线在轴线上的球面，齿顶 和齿侧留有较大的间隙。 • 通过啮合齿间的顶隙、侧隙，具备有允许两轴间 有径向、轴向、角综合位移补偿的功能； • 成本高、安装精度高，要润滑；
1、改进轴的结构，减少应力集中
r
(a)
r
r
(a)
r
1.05d
d1
d
d
r
2、合理布置轴上零件以减少轴的载荷
4 3 2 1 4 3 1 2
T2
T3
T3
T1
T4
T1
3、改进轴上零件的结构，减小轴的载荷
T4
Q (a) (b)
Q
T2
4、选择受力方式以减小轴的载荷，改善轴的强度和 刚度
(a)
(a)
5、改进表面质量提高轴的疲劳强度
润滑脂的选择原则：
● 工作环境有水汽，选钙基润滑脂； ● 工作温度高，选钠基润滑脂； ● 有水汽而且工作温度高，则应选锂基润滑脂。
滚动轴承代号： p158 前置代号 基本代号 后置代号
类型代号
尺寸系列代号
内径代号
10 00 2—调心滚子轴承 12 0—窄； —特轻； 01 5级、06 又如：轴承的公差等级分别为 2 级、 4 级、 级（6x） 3—圆锥滚子轴承 15 1—正常； 02 1—特轻； 和 级，共 5个级别，依次由高级到低级，其代号分别为： 50 — 推力球轴承 2—宽； 2—轻； 17 03 6— 深沟球轴承 /P2 、 /P4、/P5、/P6 （ /P6x ）和 /P0 。d/5 3、 4— 特宽； 3—中； 20~ 500 7—角接触球轴承 5、 6—特宽。 4—重。 22、28、32及500 以上 /内径 8—推力圆柱滚子轴承 N—圆柱滚子轴承 NA－滚针轴承
• 本节教学目标:
• 1）掌握常用联轴器、离合器及制动器的 主要类型和结构特点； • 2）了解联轴器离合器及制动器的工作原 理及其在汽车中的应用。 • 3) 联轴器、离合器、制动器的选用和维护。
§1、联轴器和离合器概述 一、定义 联轴器：实现两轴的联接，并传递运动及转矩T。 特点：两轴分离时，必须停机。 离合器：机器运转中，可根据需要将两轴分离或结合。 二、功用： 1、用于联接轴与轴，以传递运动与转矩；
二
轴的结构设计
轴的结构设计
轴的结构组成； 轴结构决定因素； 结构设计的几个方面。
结构要求： ①轴和轴上零件要有准确、牢固的
工作位置 ②轴上零件装拆、调整方便 ③轴应具有良好的制造工艺性等 ④尽量避免应力集中
原则： ①轴的结构越简单越合理 ②装配越简单、方便越合理 ③轴上零件的定位,固定及位置调整
1、套筒联轴器
套筒联轴器
2、凸缘联轴器
凸缘联轴器结构特点：
• 组成：
• 两个带凸缘的半联轴器和一组螺栓； • 对中方式： • 1、通过分别具有凸槽和凹槽的两个半联轴 器的相互嵌合来对中，半联轴器采用普通螺 栓联接； • 2、通过铰制孔用螺栓与孔的紧配合对中， 当尺寸相同时后者传递的转矩较大，且装拆 时轴不必作轴向移动。
教学内容
概述 轴的分类 轴的结构设计
引子: 轴的功用
支承其他回转件，承受转矩与弯矩，并传 递运动和动力。
一.轴的分类
1.按所受载荷特点分三种： 心轴： 传动轴：
转轴：
心轴： 用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转 矩。
例：车辆轴和滑轮轴，图中为自行车的前轮轴。
自行车的前轮轴
传动轴：主要用于传递转矩而不承受弯 矩， 或所承受的弯矩很小的轴。
轴的结构工艺性
1）轴肩圆角r 2）轴端倒角 3）砂轮越程槽 4）螺纹退刀槽 5）同一轴上键槽位于圆柱同一母线上，且取相同尺寸
1.6
1)圆角半径和倒角 同一根轴上所有圆角半径和倒角的大小应尽可能 一致，以减少刀具规格和换刀次数。 为便于装配，轴的两端面上应做出中心孔。
完毕
2)轴端倒角
• 为使轴上零件容易装拆，轴端和各轴段端部都 应有45°的倒角。
2.多个键应位于同一母线上
轴上零件的轴向定位和固定
轴向定位和固定是指将轴上的零件沿轴线方向 进行定位和固定。
常用方式：
轴肩、轴环 套筒、圆螺母 弹性挡圈、紧定螺钉； 轴端挡圈、圆锥面。
1）轴肩和轴环:
为了使轴上零 件的端面能与轴 肩紧贴，轴肩的 圆角半径R 必须 小于零件孔端的 圆角半径 R1或 倒角C1 ；否则， 无法紧贴。轴肩 或轴环的高度h 必须大于R1 或 C1。
3）具有运用标准、规范、手册、图册等设计资料的 能 力； 4）了解、使用、维护轴系零部件的一些基础知识。
• 导入：
• 1、汽车的传动轴为什么做成同一直径？
• 2、变速箱上的轴为什么做成阶梯形？
轴
教学目标
1）认识轴的类型、结构特点及应用，了 解轴的材料及选用，常见失效形式； 2）掌握轴的结构设计方法、考虑因素。
3)砂轮越程槽 • 轴上磨削的轴段应设有砂轮越程槽，以 便磨削时砂轮可以磨削到轴肩的端部。
4)螺纹退刀槽
• 轴上车螺纹的轴段应设有螺纹退刀槽， 以保证螺纹牙均能达到预期的高度。
5) 键槽
• 轴上沿长度方向开有几个键槽时，应将键槽安 排在轴的同一母线上。
轴系结构改错
两处错误
1.左侧键太长，套筒无法装入
2、塑性变形 —— 低速轴承的主要失效形式 接触应力过大，元件表面出现较大塑性变形。 原因是载荷过大或冲击载荷作用。
3、磨损、胶合、保持架断裂等 使用维护不当而引起的，属于非正常失效。
联轴器、离合器与制动器
• 联轴器和离合器都是用来联接两轴，使两 轴一起转动并传递转矩的装置； • 在工作过程中，使两轴始终处于联接状态 的称联轴器，可使两轴随时分离或接合的 称离合器。 • 制动器是实现对轴的制动，迫使机器停止 运转或降低转速装置。 • 以上部件大多已标准化、规范化。
要求r轴<R孔或r轴<C孔
错误
正确
要求轴肩高度<滚动轴承内圈高度
错 误 正 确
特点：定位可靠， 装拆方便，可承 受较大的轴向力 由于切制螺纹使 轴的疲劳强度下 降。 应用：常用于轴 的中部和端部
2）套筒
3）轴用圆螺母
4）轴端挡圈 当用轴肩、轴环、套筒、圆螺 母、轴端挡圈进行零件的轴向 定位时，为保证轴向定位可靠， 要求L轴<L毂

后置代号：用于表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求， 0 0 0 由轴承的宽度系列和直径系列代号 用字母或数字表示；如：接触角为 15 、 25 和 40 的角接触球 用数字或字母表示内径尺寸 （2位数字）组成。 代号 轴承，分别用 C 、 AC 和 B 表示内部结构的不同。 1—调心球轴承 宽度系列： 直径系列：
1.轴的结构组成
•轴头：与传动零件或联轴器、离合器相配部分； •轴颈：与轴承相配部分 •轴身：联接轴头和轴颈之间部分；
（轴的结构图）
轴端
轴头
轴颈
轴身
轴头
2.轴结构影响、决定因素
轴的毛坯种类； 轴上作用力的大小及其分布情况； 轴上零件的位置、配合性质及其联 接固定的方法； 轴承的类型、尺寸和位置； 轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要 求。 可见影响轴的结构与尺寸的因素很多，设 计轴时要全面综合的考虑各种因素。
轴系零部件
轴系零部件
• • • • • • • • 研究对象：主要是机器内部传动的各种零部件： 轴、 轴承、 联轴器、 离合器、 制动器 各种联接件； 重点：轴、轴承